Hydrauliske systemer bruger væske under tryk til at overføre og forstørre kræfter. En simpel model af en hydraulisk aktuator kan konstrueres med let tilgængelige materialer og bruges til at demonstrere principperne for sådanne systemer. Du har muligvis set hydrauliske aktuatorer på byggemaskiner eller andre tunge maskiner i formen af store "væddere" - cylindre, der strækker sig og trækker sig sammen for at manipulere skovle eller knive på maskine. Denne model kan bruges til støtte for en videnskabsmesse eller et klasseprojekt sammen med en plakat eller et papir at forklare, hvordan det fungerer, eller blot som en sjov aktivitet for at stimulere forståelsen af et fælles teknologi.
1. Forbered dine materialer
Få en 20 ml sprøjte, en 100 ml sprøjte, noget gummislange og vegetabilsk olie. Sprøjterne kan købes på de fleste apoteker, mens gummislangen fås i akvarieforretninger. Fjern nåle fra sprøjterne. Nålene er ikke nødvendige til konstruktionen af modellen.
2. Fyld sprøjterne
Fyld sprøjterne halvt fyldt med vegetabilsk olie. Gør dette ved at dyppe sprøjtens dyse i en skål vegetabilsk olie og trække langsomt i stemplet, indtil sprøjtens cylinder er ca. halvfuld. Sørg for, at der ikke er bobler i sprøjten, da dette kan påvirke modelens funktion. Hvis der dannes bobler, når du fylder sprøjterne, skal du skubbe olien ud af sprøjten og gøre om påfyldningsprocessen.
Tør overskydende olie væk med et papirhåndklæde, og skub stemplerne lige så langt ned, at der ikke er luft i sprøjtedysen.
3. Fastgør slangen
Indsæt dysen på den større sprøjte i den ene ende af gummislangen. Hvis du har svært ved at få enden af slangen til at passe over sprøjtedyserne, skal du nedsænke enderne af slangen i varmt vand i et par minutter. Dette vil udvide gummislangen og også gøre den blødere og mere smidig.
Skub ned på den store sprøjtestempel, indtil olie næsten når enden af slangen, og lad kun en centimeter af slangen være tom, så du har noget at holde fast i. Skub ikke stemplerne ned, når sprøjtedyserne indsættes i slangen, ellers kan olie skubbes ud af sprøjterne, hvilket skaber et rod.
Fastgør nu den frie ende af slangen til dysen på den mindre sprøjte på samme måde.
4. Test dit enkle hydrauliske system
Betjen den færdige model ved at skubbe den ene eller den anden stemplet ned. Det andet stempel stiger. Når du skubber stemplet på den mindre sprøjte ned, vil stemplet på den større stige en mindre afstand, men med større kraft. Fordi dens tønde har en større diameter og derfor et større volumen, flytter den (ukomprimerbare) væske sit stempel over en mindre afstand. Men fordi den bevæger sig over en mindre afstand, genererer den en større kraft. Dette er en "mekanisk fordel" svarende til, hvordan man trækker rebet til en remskive med lille kraft over en stor afstand, kan løfte en stor vægt en lille afstand.
Ting, du har brug for
- 20 ml sprøjte
- 100 ml sprøjte
- Slanger af gummi eller plast (10-15 cm)
- Vegetabilsk olie
Advarsler
Pas på ikke at stikke dig selv med de kasserede nåle; de er ekstremt skarpe.